HbF'deki gama globin zincirleri, HbA'da bulunan beta globin zincirlerinden daha yüksek bir oksijen afinitesine sahiptir. Bu fark, gama ve beta globin zincirleri arasındaki çeşitli yapısal farklılıklara bağlanmaktadır. Anahtar faktörlerden biri, gama globin zincirinde 143. pozisyonda serin adı verilen spesifik bir amino asidin varlığıdır. HbA'da bu pozisyon histidin tarafından işgal edilmiştir. HbF'deki serin kalıntısı, oksijenle ilave bir hidrojen bağı oluşmasına izin verir ve bu da oksijen afinitesinin artmasına katkıda bulunur.
Ayrıca gama globin zincirleri, beta globin zincirlerine kıyasla daha yüksek derecede işbirliğine sahiptir. İşbirliği, oksijenin bir hemoglobin molekülünün bir alt birimine bağlanmasının, oksijenin diğer alt birimlere bağlanmasını kolaylaştırdığı olgusunu ifade eder. HbF'deki daha yüksek işbirliği, daha dik bir oksijen bağlama eğrisine izin verir, bu da daha düşük oksijen konsantrasyonlarında oksijen satürasyonunda daha büyük bir artışa neden olur.
HbF'nin yüksek oksijen afinitesi fetal gelişim için çok önemlidir. Fetüsün, oksijen geriliminin yetişkin akciğerlerine kıyasla daha düşük olduğu anne dolaşımından verimli bir şekilde oksijen alabilmesini sağlar. Sonuç olarak fetus, rahim ortamındaki düşük oksijen konsantrasyonuna rağmen metabolik ihtiyaçları için yeterli oksijeni elde edebilir.
Doğumdan sonra HbF üretimi giderek azalır ve HbA üretimi artar. HbF'den HbA'ya geçiş genellikle yaşamın ilk birkaç ayında tamamlanır. Hemoglobin tiplerindeki bu değişiklik, gen ifadesindeki değişiklikler, oksijen seviyeleri ve globin zincirlerinin mevcudiyeti dahil olmak üzere çeşitli faktörler tarafından düzenlenir.